Development of a thermal mechanical drill for sampling ice and rock from great depths

Abstract

Obtaining deep ice cores from glaciers and the world's ice caps and rock samples from beneath the ice requires a new approach in coring technology that permits quick access to sampling zones. A combination of mechanical drilling coupled with water as a drilling and hydraulic fluid shows promise in providing quick access to interesting sample areas, as well as the ability to obtain good quality rock or ice core samples. The system consists of a deep well pump to circulate drilling water from within the ice, a triplex pump to provide hydraulic power, heaters, specially designed instrumented hoses, and a down-hole mud motor to drive the drill. The system is described in detail and thermal models of its effect on cores presented. Pour obtenir des prélèvements de glace au coeur même des glaciers et de la capsule glacir̀a de la Terre ainsi que les échantillons de roche sous la glace, une nouvelle approche sur la technique de creusement au coeur de la glace, quipermet un accès rapide auxzones de prélèvements, est requise. La combinaison d'un forage mécanique couplé avec de l'eau, utilisée en tant que fluide hydrualique de forage, semble prometteuse pour fournir, un accès rapide aux zones intéressantes de prélèvements, ainsi que la capacité d'obtenir une bonne qualité de roche ou des échantillons au centre de la glace. Le système consiste en une pompe pour puit profond, pour faire circuler l'eau de forage à partir de l'intérieur de la glace, une pompe triple four fournir la puissance hydraulique, les appareils de chauffage, des tuyaux conçus et instrumentés spécialement pour le système, et un moteur pour forer dans des trous de boue. Le système est décrit en détail, et les modèles thermiques de son effet sur le creusement au coeur de la glace présentés.